CNC 加工:3 軸 VS 4 軸 VS 5 軸

フライス加工は、CNC 精密機械加工で使用される重要な技術です 、医療、航空宇宙、光学および機械部品での用途があります。フライス加工では、回転工具を使用して、工具軸に対して角度を付けてワークピースを送り、ワークピースから材料を除去します。命令は、CAD ファイルを介して CNC 工作機械に入力され、一連の正確なシーケンス命令に変換されます。 CNC 工作機械は、これらのプログラミング コマンドを使用して、物理的なオペレーターを必要とせずに自動的に動作します。メーカーは、コストの削減、速度の向上、精度の向上、生産性の向上など、CNC 機械加工の適用を通じて多くのメリットを得ています。

フライス盤の軸は、ワークピースのタイプと、ワークピース上で完成できる位置を決定します。これらのマシンには少なくとも 3 つの軸があり、XYZ 平面に沿って動作します:X 軸 (垂直)、Y 軸 (水平)、Z 軸 (深さ)。 4 番目の軸は A 軸 (X 軸周りの回転) を表し、5 番目の軸は B 軸 (Y 軸周りの回転) を表します。

ここでは、3 軸加工、4 軸加工、5 軸加工の違いと、適用できる部品の種類と利点について説明します。

3 軸加工とは

3 軸加工は、X 軸と Y 軸で実行されるフライス加工プロセスです。つまり、切削工具は XYZ 平面に沿って動作して材料を削り取りますが、ワークピースは同じ位置に留まります。 3 軸加工は 3 軸でしか実行できないため、比較的単純で、この 3 軸で背面から前面、側面から側面、上から下に材料を除去できます。これは、あまり深さや詳細を必要としないパーツに適しています。 3 軸加工は、機械部品の製造に最も一般的に使用されており、次の用途に最適です。

• 自動/インタラクティブ操作
• スロットミリング
• 掘削
• 鋭いエッジをカット

3 軸加工は最も基本的なプロセスですが、生産規模、ワークピースの要件、精度と仕上げの制約、使用する材料、およびクランプ能力によっては、3 軸加工がお客様の加工プロジェクトにとって理想的な選択肢となる場合があります。

3 軸フライス加工は 4 軸および 5 軸フライス盤と同じ製品を生産できますが、3 軸フライス盤は同じレベルの詳細または効率を提供できません。 3 軸は操作中に 1 つのフィーチャを切断できますが、品質または収益性の点で 5 軸の作業に匹敵するものではありません。

4 軸加工とは?

4 軸フライス加工には、切削工具を使用して除去する 3 軸加工と同じプロセスが含まれます。希望の形状と輪郭を作成するためにワークピースから材料を取り出します。ただし、4 軸加工では、追加の軸でフライス加工が実行されます。 4 軸 CNC 工作機械は、3 軸工作機械のように X、Y、および Z 軸で動作しますが、X 軸 (A 軸と呼ばれる) を中心とした回転も含まれます。これは、機械加工プロセス中に追加された 4 番目の軸です。ほとんどの場合、B 軸を中心に切断できるようにワークピースが回転します。

4 軸フライス加工は、ワークの側面や円柱の周囲に穴や切り込みを入れる必要がある場合に便利です。コンピュータのデジタル入力に基づいて迅速かつ効率的に作業を行い、正確な結果を得ることができます。産業、技術研究、教育、趣味のプロトタイプ作成、広告デザイン、アートの作成、医療機器の作成など、複数の産業で使用できます。

追加の 4 番目の軸 (A 軸) は、ワークピースを自動的に回転させることができるため、機械は両側から材料を除去できます。 4 軸加工は用途が広く、次の用途に使用できます。

• 断続的な切断
• 連続カット
• 彫刻面

5 軸加工とは

5 軸加工とは、ワークピースを一度に 5 つの側面から自動的に操作できることを意味します。 X、Y、Z 軸に沿った自動移動に加えて、5 軸 CNC 工作機械では、3 つの回転軸 (A、B、C) のうち 2 つを選択して使用することもできます。 A、B、および C 軸は、それぞれ X、Y、および Z 軸を中心に 180° 回転します。このタイプの機械加工は、自動車、航空宇宙、ボート業界で使用されています。通常、鋳造が必要な固体の非常に複雑なコンポーネントに非常に適しています。

5 軸加工では、CNC プログラミングが複雑な回転運動に適応するための準備時間が長くなりますが、ワークピースの 5 面すべてを 1 回の操作で加工できます。この多次元の回転とツールの動きにより、比類のない精度、仕上げ、速度を備えたワークピースの製造における B 軸が作成されます。人工骨、航空宇宙製品、チタン部品、石油およびガス機械部品、自動車金型、医療、建設、および軍用製品の精密で複雑な部品を作成できます。

5 軸割り出しフライス加工と真の 5 軸加工を混同しないでください。 5 軸割り出し加工は 3 + 2 加工とも呼ばれ、すべての回転軸で切削工具とワークピースの間の連続的な接触を維持することはできません。実際の 5 軸加工では、工作機械の 3 つの直線軸 (X、Y、および Z) と 2 つの回転軸 (A および B) を同時に使用するため、より複雑な輪郭面加工が行われます。

5 軸割り出しは、製造でよく使用される固定具、固定具、ハウジング、その他のコンポーネントなど、極端な輪郭制御を必要としない部品に非常に適しています。優れた機能を備えた設計を行う必要がある場合は、真の 5 軸加工が最良の選択かもしれません。

5 軸加工の構成

5 軸工作機械には主に 2 つの構成があります。
ロータリー ロータリー タイプ:これらの機械は、主軸を回転させることによって回転軸を利用します。このスタイルは、作業台が常に水平であるため、重い部品の処理に最適です。

トラニオン型:トラニオン型の機械は作業台が可動式で、スピンドルが場所を取らないため、大量の処理に非常に便利です。

使用する機械の種類は、部品の重量や完成品の数など、作業のさまざまな要因によって異なります。

5 軸加工の利点:

処理時間を短縮

5軸加工では、平底エンドミルを使用して複雑な金型加工面の垂直状態を維持し、加工時間を大幅に短縮できます。 5 軸マシニング センターの原理は、傾斜面のサイド フライス加工にも適しています。これにより、ボール エンド ミル加工によって発生するリブのようなテクスチャがなくなり、金型の表面品質がより理想的になり、金型の洗浄の必要性が減少します。表面 手動フライス加工および手作業のワークロード。

複雑なデザイン

5 軸加工で使用できる追加のモーションにより、複雑な形状やデザインを実現できます。 5 軸工作機械を使用すると、以前は複数の設定と無数の特殊治具でのみ可能だった加工角度と円弧にアクセスできます。最終的に、5 軸加工では複雑な治具を作成する必要がなくなります。部品を一度に固定し、1 回のプロセスで回転させて目的の形状を得ることができるからです。

加工精度の向上

5 軸加工技術により、ワークピースを複雑な角度で再配置する必要があり、何度もデバッグする必要があるという問題が解決され、時間が短縮されるだけでなく、発生するエラーが大幅に減少します。ワークを取り付ける際に必要なツーリング治具 大幅なコストダウンも実現し、複雑な面に必要なドリル加工やテーパー加工、キャビティの凹み加工など、従来では不可能だった複雑な部品の加工も工作機械で実現しました。従来の方法で可能です。

素早い材料除去

5 軸加工では、切削工具が切削面に接しているため、サイクル タイムが短縮され、工具を切削するたびにより多くの材料を除去する必要があるため、コストを節約できます。

より良い表面仕上げ

4 番目と 5 番目の軸は、パーツの方向を決め、パーツを切削工具に近づけるのに役立ちます。これにより、非常に高速な切削速度でも振動の影響を受けにくい短い切削工具を使用できるようになり、より優れた表面仕上げが得られます。

高い生産性

5 軸マシニング センターは、部品の加工時間と補助時間を効果的に削減できます。 5軸連動マシニングセンタは主軸回転数、送り幅が広く、切削量の多いパワフルな切削が可能です。 5 軸リンク式マシニング センターは現在、高速加工の時代に突入しています。生産効率の向上

4 軸や 3 軸と比較した 5 軸の利点は非常に顕著ですが、すべての製品が 5 軸加工に適しているわけではなく、3 軸加工に適した製品が 5 軸加工に適しているとは限りません。 3軸で加工できる製品を使えば 5軸加工はコストアップになるだけでなく、必ずしも効果が良いとは言えません。合理的な手配を行い、製品に適した工作機械を作成することによってのみ、工作機械自体の価値を引き出すことができます。

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